1、眼的發(fā)育生物學(xué)南昌大學(xué)附屬眼科醫(yī)院DWJ2015-1-8Contents概述1胚眼的發(fā)生和形成2眼球各主要組成部分的發(fā)生3眼附屬器的發(fā)育4眼各種組織的發(fā)育來(lái)源及時(shí)空順序5 5第一節(jié)第一節(jié) 概述概述發(fā)育生物學(xué)： 是研究有機(jī)體從胚胎發(fā)生、生長(zhǎng)發(fā)育至衰老死亡的生命過(guò)程中所發(fā)生的變化和規(guī)律的科學(xué)，是傳統(tǒng)胚胎學(xué)的延續(xù)。 在過(guò)去10年里，發(fā)育生物學(xué)獲得了迅猛的發(fā)展，進(jìn)入了一個(gè)“黃金時(shí)代”，成為研究的熱點(diǎn)，這主要得益于胚胎學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)與遺傳學(xué)知識(shí)及技術(shù)的積累和發(fā)展。v 生物進(jìn)化自50億年前開始，在進(jìn)化選擇壓力下，的依物種的差異，眼球在個(gè)體中的生長(zhǎng)部位、表觀形態(tài)、光學(xué)特征均有不同。v 就光學(xué)特征

2、而言，有三類基本眼球模式： 脊柱動(dòng)物的 單晶狀體、相機(jī)模式 昆蟲類的 由光感受器與晶狀體形成單眼，進(jìn)而組合成復(fù)眼模式 扇貝類的 鏡像眼模式A 脊椎動(dòng)物眼 B節(jié)肢動(dòng)物復(fù)眼 C 頭足動(dòng)物有晶體眼 D扇貝類鏡像眼v 眼發(fā)育的遺傳與基因控制v 眼發(fā)育的新觀點(diǎn)v 眼和腦的關(guān)系 研究表明嗅覺和視覺系統(tǒng)具有緊密相關(guān)性，另有研究表明，眼、鼻子和腦是在相同基因控制下協(xié)同進(jìn)化的，且目前傾向于眼和鼻子先于腦的進(jìn)化。v 光感受器的進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)的主要研究方法v 模式動(dòng)物v 嵌合體和鑲嵌體技術(shù)模式動(dòng)物v 生命體胚胎發(fā)育的基本機(jī)制在遺傳上具有高度保守性，因此可以通過(guò)研究模式動(dòng)物的方式來(lái)發(fā)現(xiàn)或探討影響發(fā)育的環(huán)節(jié)和因素。v

3、目前已獲得的關(guān)于生物體分化、發(fā)育和調(diào)控機(jī)制的資料多數(shù)源自果蠅、線蟲等低級(jí)動(dòng)物，這些生物的某些基因與人類有驚人的相似，被稱為“模式動(dòng)物”，其中果蠅被稱為發(fā)育生物學(xué)的“國(guó)王”。模式動(dòng)物v 人類基因組計(jì)劃與人類基因物理框圖的完成，使人們驚訝的認(rèn)識(shí)到人種間的基因?yàn)?9.9%同源，人與猩猩、猴間的基因越98.77%同源；人與小鼠間的基因約有99%相似，人與果蠅、線蟲的基因亦有某些基因同源。人類基因數(shù)量與小鼠相近，為33.5萬(wàn)個(gè)。v 從發(fā)育生物學(xué)的視角來(lái)看，種族間的相似性更大。嵌合體和鑲嵌體技術(shù)v 實(shí)驗(yàn)嵌合體小鼠的研究為探索哺乳動(dòng)物及人類眼球發(fā)育提供了獨(dú)特的研究模式。v 嵌合體和鑲嵌技術(shù)是在細(xì)胞水平將遺傳

4、基因不同的細(xì)胞精確混合，與特異性的基因敲除有本質(zhì)的不同眼發(fā)育生物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容v 眼與機(jī)體發(fā)育的關(guān)系v 胚眼發(fā)生、發(fā)育的時(shí)空變化過(guò)程v 胚眼發(fā)生、發(fā)育過(guò)程的基因調(diào)控v 胚眼的發(fā)生、發(fā)育與干細(xì)胞相關(guān)研究第二節(jié)第二節(jié) 胚眼的發(fā)生和形成胚眼的發(fā)生和形成v 雌雄配體形成受精卵，孕68天即形成桑椹胚與胚囊，至孕16天，已具備三胚葉胚層分化能力。v 胚眼由神經(jīng)外胚葉、表皮外胚葉和中胚葉發(fā)育而成。v 胚胎22天開始： 由神經(jīng)管發(fā)育而來(lái)的前腦兩側(cè)的神經(jīng)褶內(nèi)陷，形成視溝 視溝繼續(xù)內(nèi)陷，向表皮外胚葉接近，形成腔室，稱為視泡。 視泡遠(yuǎn)端不斷膨大，繼續(xù)向表皮外胚層生長(zhǎng)、貼近，進(jìn)而發(fā)生內(nèi)陷形成雙層杯狀結(jié)構(gòu)，稱為視杯。

5、 同時(shí)，視杯近端與前腦連接處縮窄變細(xì)，形成視柄，為視神經(jīng)始基。 圖示胚胎8.511.5天鼠的晶狀體發(fā)育，紅色示表皮外胚層，藍(lán)色示間質(zhì)層，綠色示視 泡的神經(jīng)上皮層 視泡與表皮外胚層接觸后，又到該處的表皮外胚層增厚形成晶狀體板，為晶狀體始基。 隨后晶狀體板內(nèi)陷入視杯內(nèi)，且逐漸與表皮外胚層脫離，形成晶狀體泡。 視杯逐漸深凹并包圍晶狀體，視杯前緣最后形成瞳孔。 視杯早期下方為一裂縫，稱為胚裂。胚裂于胚胎第5周（12mm）時(shí)開始閉合，由中部開始，向前后延展，當(dāng)胚長(zhǎng)達(dá)17mm時(shí)，除沿視莖下面外，完全閉合。 如閉合不全，則會(huì)形成虹膜、睫狀體、脈絡(luò)膜或視盤的缺損。 圍繞視杯的中胚葉玻璃體動(dòng)脈經(jīng)胚裂進(jìn)入視杯，營(yíng)

6、養(yǎng)視杯內(nèi)層、晶狀體泡及視杯間質(zhì)，玻璃體靜脈由此回流。 玻璃體動(dòng)靜脈穿經(jīng)玻璃體的一段退化，并遺留一殘跡，稱玻璃體管（Cloquet管），其近端則分化為視網(wǎng)膜中央動(dòng)靜脈。 在視泡形成至胚裂閉合過(guò)程中，包繞視杯、視柄、晶狀體泡的中胚葉逐漸分化為內(nèi)側(cè)的脈絡(luò)膜始基及外側(cè)的鞏膜始基。 此時(shí)眼的各部組織已具雛形，即形成胚眼胚眼。眼球發(fā)育流程圖第三節(jié)第三節(jié) 眼球各主要組成部分的發(fā)生眼球各主要組成部分的發(fā)生v 神經(jīng)外胚葉的發(fā)育v 表皮外胚葉的發(fā)育v 玻璃體的發(fā)育 v 神經(jīng)嵴細(xì)胞來(lái)源組織的發(fā)育v 中胚葉來(lái)源組織的發(fā)育視網(wǎng)膜、睫狀體、虹膜上皮視神經(jīng)晶狀體角膜上皮眼部血管系統(tǒng)虹膜基質(zhì)葡萄膜角膜前房角鞏膜視網(wǎng)膜： 由視

7、杯內(nèi)、外兩層共同分化而成 色素上皮層 開始生成色素 胚胎6周起 神經(jīng)感覺層 一次分化出節(jié)細(xì)胞、視錐細(xì)胞、無(wú)長(zhǎng)突細(xì) 胞、水平細(xì)胞、視桿細(xì)胞和雙極細(xì)胞。 視杯兩層之間的視泡腔逐漸變窄、消失，形成潛在的腔隙。 胚胎第2個(gè)月末 視網(wǎng)膜神經(jīng)感覺層發(fā)育到赤道部。 胚胎第8個(gè)月時(shí) 視網(wǎng)膜10層結(jié)構(gòu)基本形成，可以辨認(rèn)。 胚胎7個(gè)月 黃斑中心凹形成 出生時(shí) 視錐細(xì)胞尚未發(fā)育完成，嬰兒尚不能固視 出生后4個(gè)月 黃斑發(fā)育完成神經(jīng)外胚葉的發(fā)育神經(jīng)外胚葉的發(fā)育睫狀體和虹膜：v 胚胎第3個(gè)月時(shí) 視杯前緣向前生長(zhǎng)，并向晶狀體泡與角膜之間的間充質(zhì)內(nèi)延伸，最終發(fā)育為睫狀體和虹膜內(nèi)面的兩層上皮。 虹膜內(nèi)層上皮分化為色素上皮外層上

8、皮分化出瞳孔括約肌和瞳孔開大肌神經(jīng)外胚葉的發(fā)育神經(jīng)外胚葉的發(fā)育視神經(jīng)：v 由胚胎的視柄發(fā)育而來(lái) 胚胎6周時(shí)，RGC的軸突形成，并向視柄內(nèi)層聚集，視柄內(nèi)層逐漸增厚，并與外層融合。 視柄內(nèi)外層細(xì)胞演變?yōu)樾切文z質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞，并與節(jié)細(xì)胞軸突混雜在一起，于是，視柄演變?yōu)橐暽窠?jīng)。 此時(shí)，視盤中央尚有少量神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞殘留，出生時(shí)發(fā)生萎縮形成生理凹陷。神經(jīng)外胚葉的發(fā)育神經(jīng)外胚葉的發(fā)育 視神經(jīng)纖維的髓鞘是由腦部順神經(jīng)纖維向眼部生長(zhǎng)的，出生時(shí)止于篩板，如進(jìn)入視網(wǎng)膜則形成視網(wǎng)膜有髓神經(jīng)纖維，在檢眼鏡下呈羽毛樣外觀。神經(jīng)外胚葉的發(fā)育神經(jīng)外胚葉的發(fā)育晶狀體：v 晶狀體的發(fā)育分為晶狀體泡和晶狀體纖維的產(chǎn)生兩個(gè)階段

9、。v 晶狀體泡的發(fā)育 “胚眼的發(fā)生和形成”已講述晶狀體纖維的發(fā)育： 晶狀體泡 初級(jí)晶狀體纖維 次級(jí)晶狀體纖維前壁細(xì)胞呈立方形，分化為晶狀體上皮后壁細(xì)胞呈高柱狀，并向前壁方向伸長(zhǎng)形成泡腔逐漸縮小，成為實(shí)體結(jié)構(gòu)晶狀體赤道部的上皮細(xì)胞不斷增長(zhǎng)、變長(zhǎng)，形成v 原有的初級(jí)晶狀體纖維及其胞核逐漸退化形成晶狀體核。v 新的晶狀體纖維逐層添加到晶狀體核的周圍，晶狀體核及晶狀體體積逐漸增大，此過(guò)程持續(xù)終身。v 各層纖維末端變平，彼此聯(lián)合成晶狀體縫，核前的縫為“Y”形，核后的縫為“人”字形。角膜上皮：v 晶狀體泡從表皮外胚葉分離后，表皮外胚葉又重新融合為一層立方上皮，以后衍化為角膜上皮。v 人胚胎第5周時(shí)角膜開始

10、發(fā)育，直到開瞼時(shí)，此發(fā)育過(guò)程較緩慢。v Pax6基因在角膜發(fā)育過(guò)程中有重要作用，可調(diào)控上皮細(xì)胞復(fù)層化。此外，環(huán)境因素，如氧氣和光線對(duì)角膜的發(fā)育也有一定作用。玻璃體：其形成分為三個(gè)階段：1.原始玻璃體 由原始視泡和晶狀體泡間的細(xì)胞間質(zhì)形成。 此間質(zhì)由視杯上皮細(xì)胞和晶狀體上皮細(xì)胞分泌而來(lái)。 此時(shí)玻璃體腔內(nèi)充滿玻璃體血管。 胚胎第6周時(shí)發(fā)育完成2.第二玻璃體 第612周，玻璃體血管系統(tǒng)逐漸萎縮 同時(shí)由視杯內(nèi)層細(xì)胞分泌出第二玻璃體，將原始玻璃體擠 向眼球中央和晶狀體后面，使其最后在晶狀體后及玻璃體 中央形成Cloquet管，其中通過(guò)玻璃體血管。3.第三玻璃體 胎兒第4個(gè)月時(shí)，由睫狀體的神經(jīng)上皮細(xì)胞分泌

11、出細(xì)小原 纖維，逐漸發(fā)育成晶狀體懸韌帶，出生時(shí)完成。神經(jīng)嵴細(xì)胞：v 來(lái)源于外胚層。與眼球和眼附屬器有關(guān)的多種結(jié)締組織相應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)由其分化發(fā)育而來(lái)。 視杯與晶狀體泡形成后，包圍在視杯周圍的頭部神經(jīng)嵴細(xì)胞： 1.一方面深入晶狀體泡前方，在角膜上皮 下演變?yōu)榻悄す逃袑雍蛢?nèi)皮 2.另一方面，就地分別分化為小梁網(wǎng)、Schlemm管、疏松的葡萄膜基質(zhì)、較致密的鞏膜以及睫狀肌和muller肌等組織。v 神經(jīng)嵴細(xì)胞的特征是高度的遷徙能力和分化潛能，對(duì)其作用的幾乎所有組織產(chǎn)生誘導(dǎo)影響。v 如果神經(jīng)嵴細(xì)胞在遷徙和分化過(guò)程中出現(xiàn)異常，則會(huì)對(duì)眼前節(jié)組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生廣泛的影響，造成房角構(gòu)型和小梁網(wǎng)的發(fā)育異常，導(dǎo)致各種先天

12、性青光眼和青光眼綜合征的發(fā)生。 這些綜合征往往還伴有眼外組織，特別是牙齒和顏面的發(fā)育缺陷，甚至皮膚、神經(jīng)系統(tǒng)和心臟的先天異常。眼部血管系統(tǒng)：v 由中胚葉發(fā)育而來(lái)v 胚胎第3周起，眼動(dòng)脈沿視杯腹側(cè)生長(zhǎng)，兵分出玻璃體動(dòng)脈經(jīng)胚裂進(jìn)入視杯內(nèi)，其他分支沿視杯表面前行至視杯緣吻合成環(huán)形血管，未來(lái)的脈絡(luò)膜血管亦出現(xiàn)。v 胚胎第3個(gè)月時(shí)，玻璃體動(dòng)脈及晶狀體血管膜開始萎縮，出生時(shí)此血管完全消失。若萎縮不全，則產(chǎn)生玻璃體動(dòng)脈殘留。v 胚胎第3個(gè)月末，玻璃體動(dòng)脈視盤處分出血管，逐漸形成視網(wǎng)膜中央動(dòng)脈。中胚葉來(lái)源組織的發(fā)育中胚葉來(lái)源組織的發(fā)育虹膜基質(zhì)v 位于晶狀體前面的視杯口邊緣部的間充質(zhì)形成虹膜基質(zhì)，其周邊部厚，中央部薄，封閉視杯口，稱為瞳孔膜。v 胚胎第7個(gè)月時(shí)瞳孔膜開始萎縮形成瞳孔v 前、后房經(jīng)瞳孔相連通v 若瞳孔膜萎縮不全則形成先天性瞳孔殘膜中胚葉來(lái)源組織的發(fā)育中胚葉來(lái)源組織的發(fā)育葡萄膜v 睫狀體的睫狀突和睫狀肌在胚胎3個(gè)月逐漸生長(zhǎng)發(fā)育。v 胚胎6mm時(shí)，有毛細(xì)血管網(wǎng)包圍視泡，并發(fā)育成脈絡(luò)膜。v 第3個(gè)月開始形成脈絡(luò)膜大血管層和中血管層，并引流入渦靜脈。中胚葉來(lái)源組織的發(fā)育中胚葉來(lái)源組織的發(fā)育v角膜： 胚胎6周末，前房裂隙后，前半中胚葉組織形成角膜基質(zhì)層和內(nèi)皮細(xì)胞層。表皮外胚葉已形成角膜上皮層。 胚胎3個(gè)月 基質(zhì)層前部細(xì)纖維 前彈力層 內(nèi)皮細(xì)胞分